„Minicerebelele” dezvăluie secretele formării celulelor cerebrale în uter. Descoperirea ar putea ajuta la înțelegerea modului în care apare autismul

Estimările sugerează că aceste celule cheie, cunoscute sub numele de interneuroni inhibitori, reprezintă aproximativ 25% până la 50% din neuronii din cortexul adult, țesutul ridat care acoperă suprafața creierului. De fapt, cortexul uman conține mai mult decât dublul numărului de interneuroni față de cortexul șoarecilor.

Acești interneuroni transmit semnale între alte celule cerebrale și ajută la menținerea controlului asupra semnalizării cu ajutorul unui mesager chimic numit GABA. Ca principal mesager „inhibitor” al creierului, GABA ajută la reducerea activității creierului, făcând neuronii mai puțin susceptibili de a se activa, echilibrând astfel semnalele „excitatorii” care amplifică activitatea creierului. Diverse tulburări au fost asociate cu probleme ale interneuronilor, inclusiv epilepsia, autismul și schizofrenia.

Acum, într-un studiu publicat pe 6 august în revista Nature, cercetătorii au descoperit o forță care determină interneuronii să se multiplice în creierul uman în dezvoltare și spun că aceasta ar putea fi unică pentru specia noastră, potrivit Live Science.

Creierul uman adult este capabil să producă noi neuroni? Un noua studiu ar putea pune capăt unei controverse în domeniul neuroștiințelor

„De aceea nu putem folosi modelele animale tradiționale”, a declarat pentru Live Science coautorul studiului, Diankun Yu, cercetător asistent în pediatrie la Universitatea din California, San Francisco (UCSF).

O structură 3D miniaturală

Pentru a descoperi acest mecanism care se poate dezvolta numai în creierul uman, cercetătorii au dezvoltat un organoid, o structură 3D miniaturală, crescută din celule stem, care imită o structură de dimensiuni reale găsită în corpul uman.

Înainte de studiul organoidului, cercetările efectuate pe animale de laborator sugerau o legătură între activarea sistemului imunitar matern în timpul sarcinii și un număr mai mic de interneuroni în cortexul descendenților lor, în comparație cu descendenții care nu au suferit tulburări imunitare.

Acest tip de activare ar putea apărea, de exemplu, ca răspuns la o infecție virală sau bacteriană.

Autorii studiului au explorat acest aspect în cercetări anterioare cu șoareci de laborator, în care au identificat un factor cheie din spatele acestei legături: microglia, celulele imune rezidente ale creierului.

Sistemul imunitar și sistemul nervos se dezvoltă în paralel

În ultimii cinci ani, oamenii de știință au început să recunoască modul în care sistemul imunitar și sistemul nervos se dezvoltă în paralel, a declarat pentru Live Science coautorul studiului, dr. Xianhua Piao, medic-cercetător specializat în neonatologie și neuroștiințe ale dezvoltării la UCSF.

„Microglia reglează și controlează dezvoltarea nervoasă”, a spus ea despre concluziile noului studiu. „Acest lucru adaugă o nouă dimensiune modului în care microglia își exercită funcția”.

Echipa s-a bazat pe lucrările anterioare ale altor grupuri de cercetare pentru a-și dezvolta organoidele, care seamănă cu o structură cheie din creierul fetal din care provin multe interneuroni corticali. Această structură este temporară, apărând în jurul celei de-a opta săptămâni de sarcină la oameni și dispărând la aproximativ opt luni după naștere, a spus Piao. Cercetătorii au găsit o modalitate de a încorpora microglia în acest model, ceea ce nu se mai făcuse până acum, a adăugat ea.

Microglia din organoide

Echipa a descoperit că microglia din organoidele lor era o sursă cheie de factor de creștere similar insulinei 1 (IGF1) în minicerebelele în dezvoltare și că substanța a contribuit la creșterea dramatică a interneuronilor observată în stadiile incipiente de dezvoltare.

Când echipa a testat ce se întâmplă atunci când oprește semnalizarea IGF1 în diferite moduri, a descoperit că aceasta blochează creșterea rapidă a interneuronilor. Cu toate acestea, „când am eliminat acest genă din microglia în modelul de șoarece, nu am observat nicio schimbare”, a spus Piao. Acest lucru sugerează că această serie de evenimente declanșate de IGF1 produs de microglia poate fi specifică oamenilor.

„Aceste descoperiri indică o adaptare evolutivă a funcției microgliale pentru a susține cererea crescută de interneuroni în cortexul uman”, au scris cercetătorii în raportul lor. Pe scurt, această descoperire sugerează o caracteristică a evoluției umane care ar putea ajuta la explicarea abilităților noastre cognitive unice.

Cu toate acestea, organoidele nu sunt replici exacte ale creierului uman, deci există o limită a ceea ce ne pot spune modelele 3D. „Până în prezent, modelul este suficient de bun, în special pentru etapa de proliferare, etapa foarte timpurie” a dezvoltării, a spus Yu. Dar, în prezent, aceste organoide nu funcționează la fel de bine în etapele ulterioare ale dezvoltării creierului, a remarcat el. De asemenea, ele nu surprind activitatea la nivel de circuit în creier, a spus Piao, arătând doar activitatea din structuri mai mici, izolate.

Lucrările viitoare ar putea contribui la clarificarea în continuare a acestui rol necunoscut până acum al celulelor imune din creier, a spus ea.